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1、第35卷第5期声学技术Vol.35,No.52016年10月TechnicalAcousticsOct.,2016识别薄板中兰姆波和体波的阶梯板方法李阳1，韩晓辉2，周庆祥2，李广凯2，蔡桂喜1(1.中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016；2.中车青岛四方车辆股份公司，山东青岛266000)摘要：斜探头在某些频率下激励出的兰姆波，其群速度与体波的传播速度相近，所以通过判断传播速度不易区分出兰姆波和体波。通过数值模拟和实验，分别研究了激励频率为2MHz的纵波和S0模态兰姆波在阶梯板上的反射特性，发现：在阶梯板上入射S0模态兰
2、姆波时，有反射回波；而入射纵波时，无反射回波。基于这种反射特性的差别，提出了一种利用阶梯板区别薄板中兰姆波和体波的方法，该方法可用于确认探头的激励特性。关键词：兰姆波；体波；反射；阶梯板；有限元中图分类号：B845.2Q62文献标识码：A文章编号：1000-3630(2016)-05-0398-05DOI编码：10.16300/j.cnki.1000-3630.2016.05.002AmethodofusingstepplatestodistinguishLambwavesfrombulkwavesinthinplates12
3、221LIYang,HANXiao-hui,ZHOUQing-xiang,LIGuang-kai,CAIGui-xi(1.Non-DestructiveTestingGroup,InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,Liaoning,China;2.CRRCQingdaoSifangCo.,Ltd.,Qingdao266000,Shandong,China)Abstract:Lambwaveinthinplateisgenerallye
4、xcitedbyusingananglebeamtransducer.Atsomefrequencies,thegroupvelocityofLambwaveexcitedbyananglebeamtransducerisnearlysameasthevelocityofbulkwave,soitisnoteasytodistinguishLambwavefrombulkwavethroughthepropagationvelocity.Thispaperrespectivelyresearchesthereflectionc
5、haracteristicsofboththeLambwaveS0modeandthelongitudinalwaveinstepplatesbyfiniteelementmethod(FEM)andexperiments,whentheincidentfrequencyis2MHz.Moreover,ithasbeenfoundthatLambwavesS0modearereflectedfromthestepplatesandthatbulkwavesarenot.Basedonthisreflectioncharacte
6、ristic,amethodofusingstepplatestodistinguishLambwavesfrombulkwavesispresented.Keywords:Lambwave;bulkwave;reflection;stepplate;finiteelementmethod[3]姆波能够检测整个壁厚中的缺陷。随着兰姆波探10引言伤的广泛应用，许多国家已经将其写入了一系列的探伤标准中，如美国宇航材料规范AMS-2632《0.5[4]板状结构在车辆、航空航天装置、船舱、化工英寸以下厚度薄板材料的超声检验》、我国军用
7、[5]储罐等结构中使用广泛。而这些关键设备随着服役标准GJB-3384-1998《金属薄板兰姆波检验方法》时间的延长，会出现一些腐蚀、裂纹等缺陷。为了以及我国冶金工业部提出的GB/T2108-80《薄钢板[6]能够安全运行这些大型设备，需对其进行定期的无兰姆波探伤方法》等。[1-2]损检测。兰姆波自身存在一些检测缺点，如兰姆波在一兰姆波检测作为一种快速的无损检测方法，在定的频厚积下，至少存在两个以上的模态。于是兰薄板探伤中有很重要的地位。兰姆波相对于超声体姆波与缺陷反射后，发生模态转换导致反射回波复波探伤主要有两点优势：第一，
8、兰姆波在薄板中最杂难辨。另外，兰姆波存在一定程度的频散，即随远可以传播几十米的距离，探头在一点激励下就可着传播距离的增加，兰姆波的波包和能量发散，导以检测一条线，而超声体波的探伤范围只是探头下致传播距离减小。因此，在薄板探伤中激励出的兰方局部区域，所以兰姆波的检测效率高；第二
